CN208869991U - 一种幕坝型温度异重流拦挡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种幕坝型温度异重流拦挡装置，包括两端设置于电站取水口上游两岸，且能在该两岸上下移动的主缆；所述主缆与柔性阻挡结构顶端固定连接；所述柔性阻挡结构底端与刚性阻挡结构固定连接。本实用新型既能承受温度异重流带来的巨大荷载，又能适应大幅度水位变化。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利水电工程领域，特别是一种幕坝型温度异重流拦挡装置。
背景技术
异重流是指在重力场中由于两种或两种以上比重相差不大、可以相混的流体，因比重差异而产生的流动。温度异重流属异重流中的一种。在高坝大库，多存在水温分层现象和水温异重流，即高温水密度轻，位于上层；低温水密度重，位于下层。
为缓解水库在春夏之交下泄低温水对大坝下游生态环境造成的不利影响，需在电厂取水口上游设置拦挡装置，挡住下层低温水，避免其进入电厂取水口，达到下泄表层高温水的目的。
对于高坝大库，其库区水域宽广，断面面积大。相应的，拦挡装置的面积多为几万甚至上百万平方米。另一方面，拦挡装置修建后，仅有表层较轻的水体会从装置顶部进入装置背面，然后进入取水口。这样拦挡装置正反两面的水体重量会有显著差异，导致拦挡装置承受巨大的静水压力。在这两方面的作用下，拦挡装置的压强可达几千帕，整体承受的压力可达几千吨甚至上万吨。
而现有能承受如此大压力的拦挡装置，如大坝等，不仅造价高昂，而且施工周期漫长，修建代价巨大，而且其顶部高程固定，不能随大坝水位变动，水温改善效果有限。
另一方面，对于顶部高程可随水位变动的大型拦挡装置，这些装置多为柔性，顶部设有主体受力悬索。
大坝坝前断面河宽多达数百米，甚至几千米。在修建拦挡装置时，其上方主体受力悬索的跨度与断面河宽相当，属大跨度悬索结构，承受荷载巨大。
由于主体受力悬索固定于两岸某一高程，其摆动幅度有限，仅能适应10m~20m的水位变幅。对于高坝大库，库区水位涨落频繁，一年之类水位变幅能超过50m。当库区低水位运行时，拦挡装置靠近两岸的构件会被主体受力悬索拉起，脱离水面，悬于空中。使得主体受力悬索荷载显著上升，并会造成局部应力集中现象，危及拦挡结构安全。
此外，对于现有柔性拦挡装置，为缓解温度异重流带来的巨大压力，必须在底部保留小面积低温水过流通道，用于减小装置整体荷载。但这样会使少量低温水进入电站厂房，降低拦挡装置的改善效果。
因此，针对上述问题业内尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种幕坝型温度异重流拦挡装置，既能承受温度异重流带来的巨大荷载，又能适应大幅度水位变化。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种幕坝型温度异重流拦挡装置，包括两端设置于电站取水口上游两岸，且能在该两岸上下移动的主缆；所述主缆与柔性阻挡结构顶端固定连接；所述柔性阻挡结构底端与刚性阻挡结构固定连接。
所述柔性阻挡结构包括多根与所述主缆连接的纵向拉索；所述多根纵向拉索均与幕布固定连接，且所述幕布顶端低于水电站取水口上游水面；所述幕布底端与刚性阻挡结构顶部固定连接。
所述电站取水口上游两岸均设置有滑槽；两个滑槽内各设置有一个滑轮；所述主缆两端分别与两个滑轮固定连接；两个滑槽分别通过桩基固定于所述电站取水口上游两岸
所述刚性阻挡结构包括抛石堆砌体；所述抛石堆砌体内设置心墙。心墙用于防渗。
所述两个滑槽顶部不低于水库校核防洪水位，所述两个滑槽底部不高于水库死水位。最大程度适应水库水位变幅。
所述主缆外包覆有保护层，所述保护层采用浮力材料。可使主缆抵抗自重，浮于水面。
所述幕布顶端与上纲固定连接，侧面与边侧重力锚链固定连接。上纲用于稳定幕布形态；边侧重力锚链用于稳定幕布形态和减少边隙漏水。
所述刚性阻挡结构顶部高程不超过水库死水位与拦挡装置顶部过流高度之差；所述拦挡装置顶部过流高度即所述幕布顶部高程与水面高程之差。防止拦挡高度超过设定值，影响到鱼类的泳层。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型既能承受温度异重流带来的巨大荷载，又能适应大幅度水位变化。
附图说明
图1为本实用新型实施例主视图；
图2为图1的A-A面剖视图。
具体实施方式
当水库修建该拦挡装置后，库区下层低温被拦挡，仅有表层高温水进入前池（拦挡装置至电站取水口区域），前池水体温度高于库区。由于水在温度高于4℃以后，密度随温度的升高而降低，因此库区的水体重量重于前池，使得拦挡装置承受巨大温度异重流荷载，且整个装置承受的压强在水深低于幕布顶高程以后，呈线性增加，即水深越深，荷载越大。
柔性结构能随水位变动，不能承受较大的荷载，造价较低；刚性结构能承受巨大荷载，不能随水位变动。其造价与土石方体积成正比，与拦挡高度呈三次方以上的关系，因此造价通常高于柔性结构。此外，对于高坝大库，多修建于V型河谷，这种类型的河谷底部较窄，较少的土石方量便可得到较高的土石方量。
综合考虑上述三个原因，以及幕坝型温度异重流拦挡装置荷载随水深增加而增加的特征，本实用新型提出了刚柔结合的水温异重流拦挡装置。深水区荷载大，由刚性拦挡系统承担；浅水区荷载小，水位变动大，由柔性拦挡系统承担。
如图1和图2所示，该装置主要由索缆系统、柔性拦挡系统、刚性拦挡系统组成。
索缆系统包括滑槽（左岸滑槽12、右岸滑槽15）、滑轮（左岸滑轮13、右岸滑轮14）和主缆1。左岸滑槽12、右岸滑槽15布置于两岸，顶部高程位于水库校核防洪水位，底部高程位于水库死水位，为钢筋混凝土材质。两个滑槽内均设置滑轮，材质为Q345B。主缆两端固定于滑轮，可随水位变动。主缆材质为高强钢丝束，外包浮力保护层，可使主缆抵抗自重，浮于水面。左岸滑槽12、右岸滑槽15分别通过左岸滑槽桩基11、右岸滑槽桩基16固定于两岸。
柔性拦挡系统主要由一系列纵向拉索2、上纲3、重力锚链、幕布4和地锚组成。纵向拉索材质为钢索，外包柔性防护层。其顶端固定于主缆，底端固定于地锚（底部地锚5和边侧地锚8），地锚插入刚性拦挡系统或大地中。幕布4材质为高强低透水土工布，固定于纵向拉索。幕布低于水面，水面与顶部高程之差即为拦挡装置过流高度。幕布顶部设上纲，材质为钢绞线，用于稳定幕布形态；边侧设重力锚链（边侧重力锚链7），用于稳定幕布形态和减少边隙漏水；底部包裹重力锚链（底部重力锚链6），嵌于刚性拦挡系统顶部。
刚性拦挡系统主要由抛石堆砌体9和心墙17构成，抛石堆砌体材质为土石，用于承受荷载，内置心墙，材质为钢筋混凝土，用于防渗。该系统顶部高程视地形与经济性而定，但不超过水库死水位与拦挡装置顶部过流高度之差。
实施例 本实施例依托安徽漫水河白莲崖电站低温水治理工程。白莲崖水库位于安徽省六安市霍山县，水库流域属省西南部大别山北麓，地处淮河南岸主要支流淠河的主源漫水河上，距淠河入淮口189km，坝址位于霍山县大化坪镇白莲崖村境内，水库流域面积745km2，多年平均径流量6.15亿m3。水库蓄水后，库区呈现出明显的温度分层现象，库底水温仅为10.6℃，致使春夏季节下泄水温低于天然情况下水温，对下游鱼类的产卵繁殖产生不利影响。为能使鱼类在产卵期具备适宜的水温条件，需在电站进水口上游约200m处修建拦挡装置提高白莲崖水电站下泄水温。
经数值模拟计算分析，拦挡装置承受总荷载为2246t，底部压强最大为1874pa。
拦挡装置所在断面两岸设刚劲混凝土滑槽，槽身内部贴钢板。左岸槽长23m，右岸槽长20m，宽均为4m，高均为3m。滑槽内设刚质滑轮，直径2m，宽3m。
主缆由两岸滑轮张拉，其中，高强钢丝束直径50cm，外包裹柔性塑胶防护层，防护层外为泡沫，泡沫外包吕质护套。包裹后主缆直径为3m。
主缆上固定9根材质为钢索的重量拉索，外包柔性塑胶防护层，直径10cm，间隔30m。拉索底部通过地锚固定于土石堆砌体或大地。幕布材质为高强低渗土工布，固定于纵向拉索。幕布顶部设钢绞线，直径5cm；边侧包裹重力锚链置于岸坡，直径15cm，底部包裹重力锚链，在施工时填埋至土石堆砌体，填埋深度5m。
土石堆砌体顶部高程175m，土石方约10.5万m3。土石方堆砌体内设钢筋混凝土防渗心墙。
经数值模拟计算，本拦挡装置实施后，可将5月春季鱼类产卵期下泄水温从17.3℃提高至22.8℃。可见，本实施例下泄水温改善效果非常良好，具有显著的推广价值。
Claims (8)
1.一种幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，包括两端设置于电站取水口上游两岸，且能在该两岸上下移动的主缆（1）；所述主缆（1）与柔性阻挡结构顶端固定连接；所述柔性阻挡结构底端与刚性阻挡结构固定连接；所述柔性阻挡结构包括多根与所述主缆（1）连接的纵向拉索（2）；所述多根纵向拉索（2）均与幕布（4）固定连接，且所述幕布（4）顶端低于水电站取水口上游水面；所述幕布（4）底端与刚性阻挡结构顶部固定连接；所述刚性阻挡结构包括抛石堆砌体（9）；所述抛石堆砌体（9）内设置心墙（17）。
2.根据权利要求1所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述电站取水口上游两岸均设置有滑槽；两个滑槽内各设置有一个滑轮；所述主缆（1）两端分别与两个滑轮固定连接；两个滑槽分别通过桩基固定于所述电站取水口上游两岸。
3.根据权利要求2所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述两个滑槽顶部不低于水库校核防洪水位，所述两个滑槽底部不高于水库死水位。
4.根据权利要求1所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述主缆（1）外包覆有保护层。
5.根据权利要求4所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述保护层采用浮力材料。
6.根据权利要求1所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述幕布（4）顶端与上纲（3）固定连接，侧面与边侧重力锚链（7）固定连接。
7.根据权利要求1～6之一所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述刚性阻挡结构顶部高程不超过水库死水位与拦挡装置顶部过流高度之差；所述拦挡装置顶部过流高度即所述幕布（4）顶部高程与水面高程之差。
8.根据权利要求1～6之一所述的幕坝型温度异重流拦挡装置，其特征在于，所述多根纵向拉索（2）外均设置有柔性保护层。
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| CN112507519A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-16 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种隔水幕墙全年荷载变化过程分析方法 |
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| CN112507519B (zh) * | 2020-11-12 | 2024-04-16 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种隔水幕墙全年荷载变化过程分析方法 |
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